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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 1
Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau
Freies Lehrbuch der anorganischen Chemie von H. Hoffmeister und C. Ziegler(unter GNU Free Documentation License, Version 1.2 (GPL)).Die jeweils aktuellste Fassung finden Sie unter: https://hoffmeister.it/index.php/biologiebuch
https://hoffmeister.it - 21.09.18
Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 2
Inhalt
Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau....................................................................................1Inhalt...................................................................................................................................................... 2Schärfe Deinen Blick: Die Zelle ist nicht platt und zweidimensional!......................................................3Die Pflanzenzelle...................................................................................................................................4
Die Stadt „Celle“................................................................................................................................4Die Pflanzenzelle...................................................................................................................................5Zellorganellen der tierischen Zelle.........................................................................................................5Die tierische Zelle...................................................................................................................................6Zellorganellen der tierischen Zelle.........................................................................................................7Klassenstufe 7/8....................................................................................................................................8Klassenstufe 11-13.................................................................................................................................9Aufbau der Bakterienzelle (Prokaryotenzelle)......................................................................................10Die Bakterienzelle ist eine Procyte.......................................................................................................11Die Pflanzenzelle zum Basteln.............................................................................................................13Hefezelle im Rasterelektronen-Mikroskop - (Gefrierbruchtechnik).......................................................14Wiederholungsfragen...........................................................................................................................15
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 3
Schärfe Deinen Blick: Die Zelle ist nicht platt und zweidimensional!
Kannst Du von diesem Querschnittsbild auf den dargestellten Gegenstand schließen?
Was fehlt, um sich selbst ein umfassendes Bild davon machen zu können?
Auflösung: Es ist ein Querschnitt durch einen Kaffeebecher!
=> Auch die Zellquerschnitte, die wir im Mikroskop sehen stellen nur einen Ausschnitt dar!Durch geschicktes Fokussieren kann man aber einen besseren Überblick über die einzelnen
Schichten bekommen.
Kannst Du nun erklären, warum man nicht bei jeder Zelle einen Zellkern sieht?
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 4
Die Pflanzenzelle
Die Stadt „Celle“
Was für „Einrichtungen“ benötigte eine mittelalterliche Stadt?- Fleischfabrik (Ribosomen - ER rauh)- Scheunen (Lagerhaus)- Stadtmauer mit vorgelagerten Palisaden (Zellwand)- Apotheke (Golgi-Apparat)- Kraftwerk (Mitochondrien)- Rathaus (Zellkern)- Stadtfluss Membran wasserdurchlässig- Stadttor Carriereiweiße- „Solarzellen“ Chloroplasten- Kanalsystem ER
=> Zellen enthalten Organellen. Dies sind Abschnitte in einzelnen Zellen, die von Membranen umgeben sind und eine bestimmte Funktion haben. Achtung: Organellen sind keine Organe! Organe bestehen aus vielen Zellen - Organellen sind Bestandteile innerhalb einer Zelle!
Zellwand (hart, schützt, nur bei Pflanzen)
Zellmembran (weich, begrenzt die Zelle)
Zellkern (Steuerorganelle mit Erbgut DNA)
Endoplasmatisches Reticulum (ER) (Transportsystem)
Chloroplasten (Photosynthese)
Vakuole (Speicherorganelle)
Zellplasma
Leukoplasten (Speicherorganellen)
Mitochondrien (Zellatmung)
Golgi-Apparat (Sekretion) mit Lysosomen (Transport der Sekrete)
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freie Ribosomen (nicht an das ER gebunden)
Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 5
Die Pflanzenzelle
Quelle Bild: public Domain: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Plant_cell_structure_svg-de.svg from Mariana Ruiz LadyofHats - Muchas gracias!
Zellorganellen der tierischen Zelle
Name Funktion Aufbau
Zellwand schützt die Zelle hart, besteht aus Cellulose und Lignin
Zellmembran begrenzt die Zelle selektivpermeabel, Doppellipidschicht, enthältProteine
Zellkern Steuerorganelle mit Erbgut(DNA)
Linsen-/Kugelförmig
EndoplasmatischesRetikulum (ER)
Transportsystem glattes und rauhes ER, das rauhe ER ist imGegensatz zum glatten mit Ribosomen bedeckt
Chloroplasten Photosynthese grün
Vakuole Speicherorganelle
Cytoplasma Flüssigkeit in der dieOrganellen schwimmen und
Stoffe gelöst sind.
s. Tierzelle
Leukoplasten Speicherorganellen
Mitochondrien Zellatmung s. Tierzelle
Golgi-Apparat mitLysosomen
SekretionTransport der Sekrete
s. Tierzelle
Die Pflanzenzelle und die Tierzelle sind Eucyten (bzw. eukaryotische Zellen)! Eucyten sind Zellen mit Zellkern. Die Lebewesen werden auch Eukaryonten genannt!
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 6
Die tierische Zelle
Quelle Bilder: public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal_cell_structure_de.svg; http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal_cell_structure_numbered_version.svg; by Mariana Ruiz „LadyofHats“ - Muchas gracias!
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 7
Zellorganellen der tierischen Zelle
Name Aufgabe Struktur
Plasmamembran Grenze einer Zelle, Selektion wichtigerSubstanzen für die Zelle.
selektivpermeabel, Doppellipidschicht,enthält Proteine
Endoplasma-tisches Retikulum
(ER)
Transport-/Sammelfunktion (→ Proteinbiosynthese),
Stoffaustausch zwischen Zelle undextrazellulärem Raum
von Ribosomen besetztes Netzwerk vonKanälen und Hohlräumen
rauhes (granuläres) ER: mit Ribosomenbesetzt
glattes (agranuläres) ER: ohne Ribosomen
Cytoplasma Stofftransport innerhalb der Zelle flüssig, enthält Ionen, Enzyme, Proteine
Golgi- Apparat(Dictosym)
Transport von Glykoproteinen vom ERüber Golgiapparat zu sekretorischen
Vesikeln (Bsp. Neurotransmitter im
Nervendsystem)
System geordneter ZysternenStapel flacher membranumgrenzter Räume,
regelmäßig angeordnet
Lysosom Verdauung kleine Vesikel, pH-Wert 4,5 – 5 => sauer
Chromatinfäden enthalten die Erbinformation lange Fäden aus DNA im Zellkern
Mitochondrien „Kraftwerke“ der Zelle, Hauptort der Zellatmung zur
Gewinnung von ATP
Durchmesser 0,3- 0,7 μm,Doppelmembran
Kernhülle Einlass Ribosomen um t-RNA zusynthetisieren
enthält Kernporen, nicht vollkommengeschlossen
Kernplasma ----------------------- ---------------------
Zellkern genetisches Steuerzentrum der Zelle,enthält die Erbanlagen in Form von
ChromosomenLinsen/-kugelförmig
Kernkörperchen Synthese der Prä-Ribosomen1 kugelige Struktur, löst sich während Mitoseauf und bildet sich in den neuen Zellen neu
Centriol Ausgangspunkt für die Bildung desSpindelapparates
besteht aus Mikrotubuli
Ribosomen Proteinbiosynthese runde Partikel, zweiteilig
1 Gelangen durch die Poren der Kernhülle ins Cytoplasma und werden zu den eigentlichen Ribosomen
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 8
Klassenstufe 7/8
Zellorganelle Aufgaben und Besonderheiten der ZellorganellenVakuole Mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum, Speicherorganell (nur bei Pflanzen)
Bestandteile: 90% Wasser, 10 % Salze, Farbstoffe, Nährstoffe, Proteine, AromastoffeAusreichendes Wasserangebot => Vakuole prall gefüllt => hoher Druck gegen Zellwand => Zelle presst gegen Nachbarzelle => Gewebe straff und stabilGeringes Wasserangebot => Vakuole nur gering gefüllt => geringer Druck => Pflanze welkt
Chloroplasten Ort der Photosynthese - nur bei Pflanzenzellen!)Mitochondrien Ort der Zellatmung - bei tierischen und pflanzlichen Zellen)Golgi-Apparat Membransystem, welches chemische Stoffe (=Sekrete) produziert, indem es kleine Bläschen
zum Zellrand hin abschnürt. Diese enthalten die produzierten Sekrete (z.B. Schweiß, Magensäure, Speichel und viele mehr)
Zellplasma Ort in dem die Zellorganellen schwimmen, es besteht aus Wasser und EiweißenZellkern Steuereinheit der Zelle (u.a. für Zellteilung), in ihm befindet sich das Erbgut, die DNA ER Tunnelartiges Membransystem, durch welches Stoffe transportiert werden,
steht in Kontakt mit dem ZellkernRibosomen Produktion von Eiweißen nach dem vorgegebenen Plan des Erbguts (also der DNA),
millionenfach in jeder Zelle vorhanden, oft an das ER angelagertZellmembran Dünnes Häutchen, welches aus Fetten aufgebaut ist. Sie ist durchlässig für Fette und Wasser.
Bei Pflanzen besteht über so genannte Tüpfel eine Verbindung zur Nachbarzelle (Austausch von Informationen, Stoffen). An der Außenseite der Membran befinden sich Oberflächeneiweiße, welche u.a. dem Immunsystem als Erkennungsmerkmal dienen.
Zellwand feste Schutzschicht aus Zellulose und Pektin (nur bei Pflanzen), dient u.a. dem mechanischenSchutz und dem Schutz vor Austrocknung
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 9
Klassenstufe 11-13
Zellorganelle Aufgaben und BesonderheitenVakuole Mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum, Speicherorganell (nur bei Pflanzen)
Bestandteile: 90% Wasser, 10 % Salze, Farbstoffe, Nährstoffe, Proteine, AromastoffeAusreichendes Wasserangebot => Vakuole prall gefüllt => hoher Druck gegen Zellwand => Zelle presst gegen Nachbarzelle => Gewebe straff und stabilGeringes Wasserangebot => Vakuole nur gering gefüllt => geringer Druck => Pflanze welkt
Chloroplasten Ort der Photosynthese (6 H2O + 6CO2 + E (Licht) C6H12O6 + 6O2), (nur bei Pflanzenzellen!)Mitochondrien Ort der Zellatmung (C6H12O6 + 6O2 6 H2O + 6CO2 + E), (bei tierischen und pflanzlichen Zellen)Golgi-Apparat(=Dictyosom)
Membransystem, welches chemische Stoffe (=Sekrete) produziert, indem es kleine Bläschen zum Zellrand hin abschnürt. Diese enthalten die produzierten Sekrete (z.B. Schweiß, Magensäure, Speichel... uvm.)
Lysosom winzige, von einer Membran umschlossene Bläschen, werden vom Golgi-Apparat gebildet und enthalten Enzyme. Ihre Hauptfunktion besteht darin, aufgenommene Fremdstoffe mittels der in ihnen enthaltenen Enzyme zu verdauen.
Zellplasma Ort in dem die Zellorganellen schwimmen, es besteht aus Wasser und ProteinenZellkern Steuereinheit der Zelle (u.a. für Zellteilung), in ihm befindet sich die DNA (Chromosomen)ER Tunnelartiges Membransystem, durch welches Stoffe transportiert werden,
steht in Kontakt mit dem Zellkern.Ribosomen Produktion von Proteinen und Enzymen (=Zelleiweißen) nach dem vorgegebenen Plan der
DNA, millionenfach in jeder Zelle vorhanden, oft an das ER angelagertZellmembran Dünnes Häutchen, welches aus Lipiden (=Fetten) aufgebaut ist, durchsetzt mit Proteinen
(z.B.: Oberflächen- und Tunnelproteinen, Pumpen und Carriern), durchlässig für Fette und Wasser.Bei Pflanzen besteht über so genannte Tüpfel eine Verbindung zur Nachbarzelle (Austausch von Informationen, Stoffen). Bei tierischen Zellen erfolgt Aufnahme über Endocytose.Oberflächenproteine befinden sich an der Außenseite der Membran. Sie dienen u.a. den Antikörpern als Erkennungsmerkmal (vergl. AB0-Blutgruppensystem)
Zellwand Feste Schutzschicht aus Zellulose und Pektin, dient u.a. dem mechanischen Schutz und dem Schutz vor Austrocknung (nur bei Pflanzen zu finden!)
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 10
Aufbau der Bakterienzelle (Prokaryotenzelle)
Name Funktion Aufbau
Kapsel Schutz (vor Austrocknung, Phagocytose) mit Zellwand verankert,
Zellwand Schutz Hart, besteht aus Murein
Plasmamembran s.Tierzelle s. Tierzelle
Cytoplasma s. Tierzelle s. Tierzelle
Ribosomen '' ''
Plasmid ringförmig variables Element, nicht essenzielleGensequenzen
Pili Anheftung (an tierische Zellen) fadenförmiges Anhängsel
Ringförmige DNA (=Nukleoid)
Replikation Erbgut
Geißel (=Flagellum) Fortbewegung gewundene Proteinfäden
Die Bakterienzelle ist eine Procyte - die Lebewesen werden auch Prokaryonten genannt!Prokaryonten verfügen nicht über einen Zellkern.
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Ribosomen
Zellplasma
Zellwand
Schleimkapsel
Granulum
ringförmige DNA
Zellmembran mit Einstülpungen
Plasmid
Reservestoffe
Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 11
Die Bakterienzelle ist eine Procyte
Procyten sind Zellen ohne Zellkern =>Die DNA liegt frei im Zellplasma
Quelle Bild: Public domain by Wikicommonsuser LadyofHats (Marina Ruiz) - thank you;http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Average_prokaryote_cell-_en.svg
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 12
Vergleich Tier-, Pflanzen-, Bakterienzelle
– Chloroplasten & Plastiden Pflanzenzelle– Vakuolen– Tüpfel– (benutzt Stärke zur Speicherung von Kohlenhydraten)
Tierzelle
- Zellwand (bei Pflanzen - Zellkern (Nucleus) Cellulose) - Mitochondrien ( bei Bakterien aus - Golgi-Apparat Murein) - ER - Cytoplasma - Lysosomen - Thylakoide - Ribosomen - Cytoskelett - Nukleinsäuren - Zellmembran
- ringförmige DNA - Geißel (Einzeller) - Centriol - Mesosomen - Glycogen - (benutzt Glycogen zur) - Plasmide Speicherung von
Kohlenhydraten)
Bakterienzelle
Pflanzenzellen Pflanzen- und Bakterienzellen Bakterienzellen Bakterien- und Tierzellen Tierzellen Tier- und Pflanzenzellen Tier-, Pflanzen-, & Bakterienzellen
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 13
Die Pflanzenzelle zum Basteln
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 14
Hefezelle im Rasterelektronen-Mikroskop - (Gefrierbruchtechnik)
Quelle Bild: EM-Aufnahmen mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. Paul Walther et al, Universität Ulm, http://www.uni-ulm.de/elektronenmikroskopie/
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Kapitel 06.02: Die Zelle I: Zelltypen und ihr Aufbau 15
Wiederholungsfragen
Klasse 7/8 & Oberstufe:1. Zeichne ein Schema des Lichtmikroskops. Beschrifte alle wichtigen Abschnitte2. Was versteht man unter „Auflösevermögen“? Wie wird die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops
berechnet?3. Was ist ein Elektronenmikroskop?4. Mit dem Elektronenmikroskop können keine lebenden Tiere beobachtet werden. Weißt Du warum?
Weshalb verwendet man es dennoch in der Biologie?5. Nenne die kleinste Einheit des Lebens und nenne Beispiele für tierische und pflanzliche Einzeller6. Zeichne und beschrifte den Aufbau einer vollständigen Pflanzenzelle7. Erkläre den Begriff „Organell“ und erkläre den Unterschied zu dem Begriff „Organ“8. Nenne die Dir bekannten Organellen und ordne Ihnen ihre Funktion zu9. Nenne Unterschiede zwischen tierischen- und pflanzlichen Zellen10. Bakterienzellen sind bis zu 1000mal kleiner als Pflanzenzellen. Welche Rückschlüsse lässt das auf
ihren inneren Aufbau zu?
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